一种基于艾里光片线扫描的OCT成像方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于艾里光片线扫描的OCT成像方法和系统，该方法包括：将光源发出的光分为第一光线和第二光线；基于空间光调制器或相位掩膜板的立方位相图，并基于第一分束镜、高速振镜和第一物镜，对所述第一光线进行位相调制和傅里叶变换，生成艾里光片；基于所述艾里光片，获取由包含待测样品的第一反射光路所反射的物光；基于所述第二光线和反射镜，获取由包含所述反射镜的第二反射光路所反射的片状参考光；基于所述物光和所述片状参考光，获取所述待测样品的图像。本发明专利技术可采用低成本的LED光源，用空间光调制器或相位掩膜板调制入射光并生成艾里光片，提高入射光的焦深及其穿透深度，提高了信号采集速度，实现高性价比的OCT三维快速层析成像。价比的OCT三维快速层析成像。价比的OCT三维快速层析成像。

【技术实现步骤摘要】
一种基于艾里光片线扫描的OCT成像方法和装置


[0001]本说明书涉及OCT成像
，特别是一种基于艾里光片线扫描的OCT成像方法和系统。

技术介绍

[0002]光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography，OCT)是基于低相干光的干涉原理，在与计算机图像处理技术相结合的基础上发展起来的一种新型成像技术。1991年，Huang等人首次利用OCT技术成功获得人眼视网膜的细微结构和冠状动脉壁的结构。随着技术的不断发展和应用的深入，进一步提高成像深度成为OCT的一个研究趋势。艾里光由于具备无衍射光的自恢复特点，若将它用于散射介质条件下的OCT层析成像，能有效抑制散射，提高图像的信噪比与成像深度。已有学者提出了基于艾里光照明的谱域OCT，该系统采用超辐射发光二极管SLD(或SLED)作为光源，并使用艾里光的主瓣作为扫描光束生成对应的A
‑
Scan图像，在充分利用无衍射光特性的基础上提高了成像深度。然而，该系统所用的SLD光源较为昂贵，而且由于照明光选取的是艾里光的主瓣而非整个光片，因此扫描方式和传统谱域OCT一样属于逐线(A
‑
line)扫描、而非并行扫描。
[0003]传统OCT系统多采用高斯会聚光束，对样品组织进行点扫描或者线扫描，以此构建三维图像。然而，高斯光束在聚焦区的焦深有限，特别是在采用高数值孔径物镜的情况下，短焦深会显著降低离焦区域的成像分辨率，这时需要沿着光轴在样品臂上纵向扫描样品，才能在所有深度上获取分辨率稳定的三维层析图像。此外，高斯光束在充满微小颗粒物的散射组织中传播时，受光波衍射效应影响，其有效穿透深度受到制约。

技术实现思路

[0004]本说明书实施例的目的在于，提供了一种基于艾里光片线扫描的OCT成像方法和系统。本专利技术把位相型空间光调制器SLM或高精度位相掩膜板作为相位调制面，在此输入面对入射光场进行位相调制生成(沿水平方向展开的)艾里光片，并在电控俯仰偏转台(或者位相型空间光调制器SLM上相位光栅衍射)的作用下将艾里光片沿垂直桌面的方向进行扫描，以实现时域OCT的三维扫描断层成像，不仅可以实现快速的并行扫描成像，还可以利用艾里光片无衍射、自恢复的特点，抑制散射的同时提高OCT成像系统的焦深(depth of focus)与信噪比。
[0005]为达到上述目的，一方面，本说明书实施例提供了一种基于艾里光片线扫描的OCT成像方法，包括：
[0006]将光源发出的光分为第一光线和第二光线；
[0007]基于空间光调制器或相位掩膜板的立方位相图，并基于第一分束镜、高速振镜和第一物镜，对所述第一光线进行位相调制和傅里叶变换，生成艾里光片；
[0008]基于所述艾里光片，获取由包含待测样品的第一反射光路所反射的物光；
[0009]基于所述第二光线和反射镜，获取由包含所述反射镜的第二反射光路所反射的片
状参考光；
[0010]基于所述物光和所述片状参考光，记录双光束干涉信号，获取所述待测样品的图像。
[0011]另一方面，本说明书实施例还提供了一种基于艾里光片线扫描的OCT成像系统，包括：
[0012]光源和光源光线分束器，分别用于发射光源光线和将所述光源光线分为第一光线和第二光线；
[0013]艾里光片生成光路，包括沿所述第一光线的传播方向上依次设置的空间光调制器或相位掩膜板、第一分束镜、高速振镜和第一物镜，用于生成艾里光片；
[0014]物光获取光路，用于获取由包含待测样品的第一反射光路所反射的物光；
[0015]片状参考光获取光路，用于获取基于所述第二光线和反射镜产生的，由包含所述反射镜的第二反射光路所反射的片状参考光；
[0016]待测样品图像获取装置，用于基于所述物光和所述片状参考光，记录双光束干涉信号，获取所述待测样品的图像。
[0017]由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，本专利技术可采用低成本的LED光源，用空间光调制器或相位掩膜板调制入射光并生成艾里光片，提高入射光的焦深及其穿透深度；提高了信号采集速度，实现高性价比的OCT三维快速层析成像。
附图说明
[0018]图1为本说明书一些实施例的基于艾里光片线扫描的OCT成像方法的流程图。
[0019]图2为本说明书一些实施例的基于艾里光片线扫描的OCT成像系统的设计图。
[0020]图3为本说明书一些实施例的艾里光片光强分布图。
[0021]图4为本说明书一些实施例的成像系统双光束干涉图。
[0022]图5为本说明书一些实施例的复合相位分布图。
[0023]图6为本说明书一些实施例的闪耀光栅作用下的扫描干涉图。
[0024]图7为本说明书一些实施例的四步相移干涉实验图。
[0025]图8为本说明书一些实施例的四步相移术提取出的物光的相位和振幅分布。
具体实施方式
[0026]为了使本
的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。
[0027]如图1所示，本说明书一些实施例中提供了一种基于艾里光片线扫描的OCT成像方法，该方法包括以下步骤:
[0028]S102、将光源发出的光分为第一光线和第二光线；基于空间光调制器或相位掩膜板的立方位相图，并基于第一分束镜、高速振镜和第一物镜，对第一光线进行位相调制和傅里叶变换，生成艾里光片；
[0029]S104、基于艾里光片，获取由包含待测样品的第一反射光路所反射的物光；
[0030]S106、基于第二光线和反射镜，获取由包含反射镜的第二反射光路所反射的片状参考光；
[0031]S108、基于物光和片状参考光，记录双光束干涉信号，获取待测样品的图像。
[0032]在本说明书一些实施例中，基于空间光调制器或相位掩膜板的立方位相图，并基于第一分束镜、高速振镜和第一物镜，对第一光线进行位相调制和傅里叶变换，生成艾里光片，具体包括，基于对高速振镜和/或第一分束镜的角度控制以及对待测样品进行移动控制，对待测样品进行横向扫描和纵向扫描。
[0033]在本说明书一些实施例中，基于空间光调制器或相位掩膜板的立方位相图，并基于第一分束镜、高速振镜和第一物镜，对第一光线进行位相调制和傅里叶变换，生成艾里光片，具体还包括，基于在空间光调制器或相位掩膜板上加载的具有不同光栅周期的相位型闪耀光栅，对待测样品进行扫描。
[0034]在本说明书一些实施例中，基于空间光调制器或相位掩膜板的立方位相图，并基于第一分束镜、高速振镜和第一物镜，对第一光线进行位相调制和傅里叶变换，生成艾里光片，具体还包括，基于相机感光面，获取由待测样品反射的，先经第一物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于艾里光片线扫描的OCT成像方法，其特征在于，所述方法包括：将光源发出的光分为第一光线和第二光线；基于空间光调制器或相位掩膜板的立方位相图，并基于第一分束镜、高速振镜和第一物镜，对所述第一光线进行位相调制和傅里叶变换，生成艾里光片；基于所述艾里光片，获取由包含待测样品的第一反射光路所反射的物光；基于所述第二光线和反射镜，获取由包含所述反射镜的第二反射光路所反射的片状参考光；基于所述物光和所述片状参考光，记录双光束干涉信号，获取所述待测样品的图像。2.根据权利要求1所述的基于艾里光片线扫描的OCT成像方法，其特征在于，所述基于空间光调制器或相位掩膜板的立方位相图，并基于第一分束镜、高速振镜和第一物镜，对所述第一光线进行位相调制和傅里叶变换，生成艾里光片，具体包括：基于对所述高速振镜和/或所述第一分束镜的角度控制以及对所述待测样品进行移动控制，对所述待测样品进行横向扫描和纵向扫描。3.根据权利要求1所述的基于艾里光片线扫描的OCT成像方法，其特征在于，所述基于空间光调制器或相位掩膜板的立方位相图，并基于第一分束镜、高速振镜和第一物镜，对所述第一光线进行位相调制和傅里叶变换，生成艾里光片，具体还包括：基于在空间光调制器或相位掩膜板上加载的具有不同光栅周期的相位型闪耀光栅，对所述待测样品进行扫描。4.根据权利要求1所述的基于艾里光片线扫描的OCT成像方法，其特征在于，所述基于空间光调制器或相位掩膜板的立方位相图，并基于第一分束镜、高速振镜和第一物镜，对所述第一光线进行位相调制和傅里叶变换，生成艾里光片，具体还包括：基于相机感光面，获取由所述待测样品反射的，先经所述第一物镜和所述高速振镜，再透过所述第一分束镜，而后经第一透镜会聚，最后被第二分束镜反射进入所述相机感光面的物光。5.根据权利要求4所述的基于艾里光片线扫描的OCT成像方法，其特征在于，基于所述待测样品、所述第一物镜、所述第一透镜和所述相机感光面，构成准4f成像系统。6.根据权利要求1所述的基于艾里光片线扫描的OCT成像方法，其特征在于，基于所述第二光线和反射镜，获取由包含所述反射镜的第二反射光路所反射的片状参考光，具体包括：基于第二透镜对所述第二光线进行准直，而后基于第三分束镜、第二物镜、反射镜、平面镜和柱透镜，获取由所述反射镜反射的片状参考光。7.根据权利要求6所述的基于艾里光片线扫描的OCT成像方法，其特征在于，所述基于第三分束镜、第二物镜、反射镜、平面镜和柱透镜，获取由所述反射镜反射的片状参考光，具体为：将散射后的第二光线通过第三分束镜和第二物镜后聚焦到所述反射镜上，而后获取由所述反射镜反射的，先依次经过第二物镜、第三分束镜和平面镜的，再透过所述柱透镜和所述第二分束镜和一维相机的狭缝的所述片状参考光。8.根据权利要求1所述的基于艾里光片线扫描的OCT成像方法，其特征在于，所述基于
所述第二光线和反射镜，获取由包含所述反射镜的第二反射光路所反射的片状参考光，具体为：基于对包含所述第二物镜和所述反射镜的参考镜平台沿光轴的位置移动控制，使参考光相位改变后拍摄对应的干涉图像。9.根据权利要求8所述的基于艾里光片线扫描的OCT成像方法，其特征在于，使所述参考光相位每次改变λ/4，当所述参考光相位改变三次相位，记录对应的干涉图像，基于所述干涉图像，得到所述物光相应的相位和振幅。10.根据权利要求1所述的基于艾里光片线扫描的OCT成像方法，其特征在于，所述光源包括具有空间非相干性的近红外LED光源，基于所述位相调制和所述傅里叶变换将所述LED光源发出的准高斯光束调...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨强，刘强，马牧燕，朱疆，周哲海，刘刚，张智勇，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：